浅谈3S技术及其应用

科技论坛
２００７ 年第 ７ 期
浅谈 ３Ｓ 技术及其应用
赵长福 １ 赵长娟 ２ 孙萍萍 ２
（ １、辽宁省第一测绘院， 辽宁 锦州 １２１００３ ２、辽宁省交通高等专科学校， 辽宁 沈阳 １１００００）
摘 要： “３Ｓ” 技术（ 即 ＲＳ、ＧＰＳ 和 ＧＩＳ） 指的是对地观测的三种空间高新技术系统。三者构成一个 功 能 完 整 强 大 的 空 间 数 据 采 集 处 理 分 析 系 统， ３Ｓ 集成技术已在测绘、农业、林业等领域得到广泛的应用。
传统的数值处理信息方式， 使信息处理由数值领域步入空间领域地理信息 系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系， 包括空间定位数 据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等， 用于分析和处理在一定地理区域 内分布的各种现象和过程， 解决复杂的规划、决策和管理问题。
３．２ 地理信息系统（ＧＩＳ） 的应用。地理信息系统（ＧＩＳ） 应用于交通、能 源、农林、水利、测绘、地矿、环境、航空、国土资源等方面。例如： 我国在三峡 地区研究中， 通过利用地理信息系统和机助制图的方法， 建立环境监测系 统， 为三峡宏观决策提供了建库前后环境变化的数量、速度和演变趋势等 可靠的数据。
参考文献 ［１］刘大杰， 施一民， 过静．全球定位系统（ＧＰＳ） 的原理与数据处理［Ｍ］．上海： 同 济大学出版社， ２００３． ［２］邓良基．遥感基础与应用（ 面向 ２１ 世纪课程教材） ［Ｍ］．北京： 中国农业出版 社， ２００２． ［３］ 刘文， 赵玉金， 张善君．ＧＭＳ 卫星遥感资料监测暴雨技术（气象）［Ｍ］．２００３． ［４］ 邬伦， 张晶， 赵伟．ＧＩＳ 技术与应用丛书： 地理信息系统［Ｍ］．北京： 电子工业 出版社， ２００２．
总之， ＧＩＳ 是与人类的生存、发展、进步密切关联的一门信息科学与技 术， 受到人们愈来愈大的重视， 将成为“数字地球”的基础。地理信息系统正 越来越成为国民经济各有关领域必不可少的应用工具， 相信它的不断成熟 与完善将为社会的进步与发展作出更大的贡献。
４ ３Ｓ 技术三方面的关系及应用 ４．１ ３Ｓ 技术三方面的关系。ＧＰＳ 负责各类信息精密的三维空间地位、 三维速度和时间信息获取； ＲＳ 负责采集信息； ＧＩＳ 则对各类信息进行分析 处理， 构成完整的地理信息管理系统。３Ｓ 技术形象的代表了测绘学科与其 他相关学科的融合与交叉， 其本身也在走向集成。在 ３Ｓ 技术集成中， ＧＰＳ 主要是实时、快速的提供目标的空间位置， ＲＳ 用于实时、快速的提供大面 积地表物体及其环境的几何与地理信息及各种变化， ＧＩＳ 则是多种来源时 空数据的综合处理和应用分析的平台。他们既可以是三种技术的集成， 也 可以是其中两种技术的集成。 ４．２ ３Ｓ 技术的应用 ４．２．１ ＧＰＳ 与 ＧＩＳ 的集成与应用。利用 ＧＩＳ 中的电子地图和 ＧＰＳ 接收 机的实时差分定位技术， 组成的 ＧＰＳ＋ＧＩＳ 的各种自动电子导航系统， 可以 用于交通指挥调度、公安侦破、车船自动驾驶、农田作业管理、渔船捕鱼等 多方面。也可以利用 ＧＰＳ 的方法对 ＧＩＳ 数据进行实时更新。 ４．２．２ ＲＳ 与 ＧＩＳ 的集成与应用。ＲＳ 是 ＧＩＳ 重要的数据源和数据更新 的手段， 而反过来， ＧＩＳ 则是遥感中数据处理的辅助平台。两者集成可用于 全球变化监测、农业收成面积监测和产量预估、空间数据自动更新等方面。 ４．２．３ ＧＰＳ 与 ＲＳ 的集成与应用。在遥感平台上安装 ＧＰＳ 可以记录传 感器在获取信息瞬间的空间位置数据， 直接用于空三平差加密， 可以大大 减少野外控制测量的工作量。可在自动定时数据采集、环境监测、灾害预测 等方面发挥重要作用。 ４．２．４ ３Ｓ 技术集成与应用。３Ｓ 的整体集成应用更为广泛， 例如， 由 ＧＰＳ＋ＧＩＳ 组成自动导航系统中加入 ＣＣＤ 摄像机就组成移动式测绘系统， 它可用于高速公路、铁路和各种线路的自动监测和管理， 也可建立战时现 场自动指挥系统。美国的巡航导弹和爱国者导弹上安装了 ３Ｓ 集成系统， 可 以实现自动导航、自动跟踪、自动识别目标， 以进行准确的拦截和打击。 ３Ｓ 技术在测绘界的广泛应用， 为测绘与地图制图带来了一场革命性 的变化。它集中体现在： ａ．地图数据获取与成图的技术流程发生的根本的改 变； ｂ．地图的成图周期大大缩短； ｃ．地图成图精度大幅度提高； ｄ．地图的品种 大大丰富。数字地图、网络地图、电子地图等一批崭新的地图形式为广大用 户带来了巨大的应用便利。测绘与地图制图进入了一个崭新的时代。 结束语： ３Ｓ 技术实现了远程寻找所需的各种地理空间数据， 包括图形 和图像， 可以进行各种地理空间分析。通过现代通讯技术可以将 ＲＳ、ＧＰＳ 和 ＧＩＳ 有机地集成起来， 成为各行各： ３Ｓ 技术； ＧＰＳ； ＲＳ； ＧＩＳ； 应用
３Ｓ 技术是遥感技术（Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ， 简称 ＲＳ） 、地理信息系统（Ｇｅｏｇｒａ－ ｐｈｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ， 简称 ＧＩＳ）和全球定位系统 （Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ， 简称 ＧＰＳ） 统称， 是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和 计算机技术、通讯技术相结合， 多学科高度集成的对空间信息进行采集、处 理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。广义的“３Ｓ”技术包括空间 信息获取、传感器和信息探测、图形图像处理、空间定位、动态监测、信息管 理与存储、预测评价与决策分析等。３Ｓ 技术是现代技术发展的先导， 对全世 界的科技进步发挥着重要作用， 在测绘、农业、林业等领域也有极广泛应用。
下面就分别谈谈全球定位系统（ＧＰＳ） 、遥感技术（ＲＳ） 、地理信息系统 （ＧＩＳ） 及各自的应用。
１ 全球定位系统（ＧＰＳ） １．１ 全球定位系统（ＧＰＳ） 的工作原理。ＧＰＳ 定位是根据测量中的距离 交会定点原理实现的； ＧＰＳ 系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系 统。ＧＰＳ 全球定位系统， 是美国从 ２０ 世纪 ７０ 年代开始研制的用于军事部 门的新一代卫星导航与定位系统， 历时 ２０ 年， 耗资 ２００ 多亿美元， 分三阶 段研制， 陆续投入使用， 并于 １９９４ 年全面建成。利用该系统可以在全球范 围内全天候、连续性、实时的进行精密三维导航定位， 三维速度测量和获取 时间信息等技术参数。 １．２ 全球定位系统（ＧＰＳ） 的应用。ＧＰＳ 技术在我国的测绘领域得到了 应用， 例如大地测量中高精度大地控制网的建立； 特别是国家的 Ａ、Ｂ 级网 平均边长在 ５０Ｋｍ 以上， 用常规的测角、测距手段， 网精度很难保证， 并且费 时又费力。而利用 ＧＰＳ 技术较常规测量可以节省 ８５％的时间， 并且精度达 到 １～２ｃｍ， 所以说 ＧＰＳ 定位技术已完全取代了用常规测角、测距手段建立 国家大地控制网。 ＧＰＳ 技术在工程测量、地形测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量 等测绘领域也得到了应用， 并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了 研究并得到广泛应用。ＧＰＳ 还被应用于地震监测系统、气象学、农业、捕鱼 业、放牧和狩猎等方面。 ２ 遥感技术（ＲＳ） ２．１ 遥感技术（ＲＳ） 的原理。遥感是 ２０ 世纪 ６０ 年代新兴的科学领域之 一。光谱学是遥感的物理基础。遥感技术是不通过直接接触物体而获得信 息的技术。遥感技术系统包括： 空间信息采集系统（ 包括遥感平台和传感 器） ， 地面接收和预处理系统（ 包括辐射校正和几何校正） ， 地面实况调查系 统（ 如收集环境和气象数据） ， 信息分析应用系统。 ２．２ 遥感技术（ＲＳ） 的应用。在国外， 遥感技术已广泛应用于军事、侦查、 地质、地理、农业、水文、海洋、气象和环境保护等方面。 在国内， 以航空遥感和卫星遥感技术为代表的现代遥感技术， 已逐步 实现了动态、快速、准确地提供多种观测数据。由于遥感所具有的观测范围 大、采集信息量大、获取信息速度快的特点， 遥感技术被广泛应用于气象预 报、国土普查、作物估产、森林调查、地质找矿、海洋预报、环境保护、灾害监 测、城市规划和地图测绘等。例如， 通过利用时空分辨率较高的 ＧＭＳ－ ５ 红 外、可见光两通道的 １： １ 原始图像资料， 结合常规雨量观测资料， 通过对逐 时降水率、日降水量的估计， 可弥补常规气象观测资料时、空分辨率的不 足， 从而比较准确地监测暴雨发生的强度、范围和面积， 为农业生产服务。 ２１ 世纪遥感技术的应用， 一方面在继续深入到空间科学和地球科学 的同时， 还要紧密依托信息科学， 积极开拓与生命科学和生物技术的联系， 各学科之间相互交叉、渗透。 ３ 地理信息系统（ＧＩＳ） ３．１ 地理信息系统（ＧＩＳ） 的原理。地理信息系统（Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａ－ ｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ 或 Ｇｅｏ－ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ， ＧＩＳ） 有时又称为“地学信息系统” 或“资源与环境信息系统”。它是人类在生产实践活动中， 为描述和处理相关 地理信息而逐渐产生的软件系统， 是一种特定的十分重要的空间信息系统。 是在计算机硬、软件系统支持下， 对整个或部分地球表层（ 包括大气层） 空间 中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述， 并将 其它各种与其有关的空间位置信息结合起来的技术系统。它的诞生改变了